Çin, atmosferden güç üreten ve buz gibi soğukta gelişen Mars pili inşa ediyor.

İnsanlar önümüzdeki yıllarda Kızıl Gezegen'e iniş yapmaya ve orayı keşfetmeye hazırlanıyor. Ancak sınırlı kaynaklar ve zorlu koşullar nedeniyle ağırlığın her zerresi önemli.

Mars'ın keşfi ve yerleşimi için gereken üsler, gezginler ve diğer ekipmanlar için tutarlı bir enerji kaynağı sağlamak büyük bir engel.

Mars'a çok sayıda altyapı taşımak zor olduğundan, araştırmacılar alternatif çözümler arıyor.

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden bilim insanlarından oluşan bir ekip, Mars atmosferini deşarj sırasında yakıt olarak kullanmak üzere tasarlanmış benzersiz bir batarya olan yeni bir çözüm sundu.

Araştırmacılar basın açıklamasında “Bu yaklaşım bataryanın ağırlığını önemli ölçüde azaltarak onu uzay görevleri için daha uygun hale getiriyor” dedi.

Mars karmaşık bir atmosferik bileşime sahip sert bir gezegendir. Özellikle karbondioksit (%95,32), nitrojen (%2,7), argon (%1,6), oksijen (%0,13) ve karbonmonoksit (%0,08) ile doludur.

Dahası, Mars'ta gece ve gündüz arasında yaklaşık 60 santigrat derece (150 Fahrenheit) gibi dramatik sıcaklık farkları yaşanmaktadır.

Bu araştırma “Mars pillerinin” gerçek Mars koşullarında kullanılmasının mümkün olduğunu gösteriyor.

Araştırmacılar bu pilin, bir yakıt hücresinin çalışmasına benzer şekilde, Mars atmosferindeki gazları doğrudan yakıt kaynağı olarak kullanabileceğini söylüyorlar. Mars pili, normal bir pil gibi enerji depolamak yerine, yakıt mevcut olduğu sürece kimyasallarla sürekli reaksiyona girerek elektrik üretiyor.

Deşarj sırasında, bataryanın elektrotları Mars gazlarıyla etkileşime girerek elektrik üreten kimyasal bir reaksiyon yaratır. Ve tükendiğinde, sürekli performans için güneş veya nükleer enerji kullanılarak yeniden şarj edilebilir.

Basın açıklamasında, “Batarya bir kez tükendiğinde, Mars yüzeyinden toplanan güneş enerjisi kullanılarak yeniden şarj edilebilir ve böylece sonraki deşarjlar için hazır hale getirilebilir” denildi.

Mars'ın aşırı sıcaklık dalgalanmaları zorlayıcı olabilir, ancak bu hafif pil bunlara dayanacak şekilde üretilmiştir.

İlginç bir şekilde, 1.375 saatlik (kabaca iki Mars ayı) şarj/deşarj döngüsü ömrüyle aylarca kesintisiz çalışabiliyor.

Ekip, performansını kontrol etmek için gezegenin sert sıcaklık değişimlerini bile simüle etti. Batarya 0°C (32 Fahrenheit) donma noktasında çalışabildi ve bu sıcaklık seviyesinde 373,9 Wh/kg enerji yoğunluğu sergiledi.

Basın açıklamasında süreç şöyle anlatıldı: “Bataryanın şarj ve deşarj süreçleri lityum karbonatın oluşumunu ve ayrışmasını içerirken, Mars atmosferindeki eser miktardaki oksijen ve karbon monoksit reaksiyon katalizörü olarak hareket ederek karbon dioksit dönüşüm kinetiğini önemli ölçüde hızlandırmaktadır.”

Araştırmacılar ayrıca bataryanın performansını artırmak için tasarımını da optimize ettiler. Şarj ve deşarj sırasında pilin elektrotlarıyla etkileşime girebilecek Mars atmosferinin miktarını artırmak istediler, bu da pilin verimliliğini ve enerji kapasitesini artırmaya yardımcı olacaktı.

Bataryanın tasarımı, Mars atmosferinin entegre elektrotlarla etkileşime girmesi için daha geniş bir yüzey alanı sağlayan katlanmış bir hücre yapısı içeriyordu.

Ayrıca enerji yoğunluğunu (765 Wh kg-1 ve 630 Wh l-1) artırmak için bataryanın hücrelerinin boyutunu 4 cm²'ye çıkardılar.

Gelecekteki araştırmalar, düşük basınç ve sıcaklık dalgalanmalarının zorluklarının üstesinden gelebilecek katı hal Mars bataryalarının geliştirilmesine odaklanacak ve gelişmiş uzay keşif sistemlerinin önünü açacaktır.